本網(wǎng)訊 近日，我校地理科學(xué)學(xué)院包玉海教授團(tuán)隊(duì)在遙感與地球科學(xué)領(lǐng)域國際頂級期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing（IEEE TGRS）上發(fā)表學(xué)術(shù)論文，題目為“Bias Correction of Sentinel-2 MSI Vegetation Indices in a Desert Steppe with Original Assembled Field Online Multi-Angle Spectrometers”（論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10220120），論文第一作者為我校碩士研究生付曉滿，通訊作者為包玉龍副教授。
角度數(shù)據(jù)對精確檢索地表和大氣頂部反照率等輻射量至關(guān)重要，多角度觀測是大氣和地表三維物理結(jié)構(gòu)、輻射能各向異性和半球面集成輻射通量的重要橋梁，更是獲得地球系統(tǒng)過程自洽模型的先決條件。近年來，國際上在多角度遙感設(shè)備的研制和數(shù)據(jù)應(yīng)用研究中投入了大量精力，如何利用多角度遙感特點(diǎn)為遙感精準(zhǔn)監(jiān)測、衛(wèi)星影像產(chǎn)品校正、草原生物量的準(zhǔn)確估算等方面提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐是當(dāng)前遙感研究的主要熱點(diǎn)之一。針對上述問題，包玉龍副教授小組于2018年自主設(shè)計(jì)了一種野外在線多角度光譜儀，布置在內(nèi)蒙古西部荒漠草原區(qū)內(nèi)蒙古農(nóng)科院綜合實(shí)驗(yàn)示范中心四子王旗基地內(nèi)，并開展了荒漠草原多角度時(shí)序觀測和分析。
圖1.野外在線多角度光譜儀設(shè)備結(jié)構(gòu)圖（a為側(cè)視圖，b為后視圖）
該研究通過分析多角度觀測數(shù)據(jù)，深入探究了荒漠草原在不同時(shí)間尺度和觀測角度下的光譜特征，并分析其光譜變化趨勢和差異性。結(jié)果如圖2所示，隨著傳感器觀測高度角的增加，觀測反射率日變化幅度逐步減小；當(dāng)觀測高度角達(dá)到90°時(shí)，反射率日變化與太陽高度角變化趨勢一致，而傾斜角度觀測則與之相反。該設(shè)備所獲取的數(shù)據(jù)具有真實(shí)性、長期性、連續(xù)性等特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確理解植被在不同波段下的光譜特征變化，以及不同植被指數(shù)對觀測角度的響應(yīng)程度，進(jìn)而提高遙感監(jiān)測效果，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
圖2. 2021年5-9月觀測區(qū)內(nèi)531nm波段的5種觀測高度角下的反射率變化趨勢圖
根據(jù)多角度觀測數(shù)據(jù)和光譜特征，該研究構(gòu)建了Sentinel-2衛(wèi)星遙感影像觀測角校正模型（VAC），以校正由荒漠地區(qū)較明顯的觀測角差異導(dǎo)致的衛(wèi)星影像高估差異。這一研究成果不僅對植被變化、土地利用和資源管理等領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值，也為Sentinel-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)的相關(guān)開發(fā)和利用提供了科學(xué)支撐。此外，構(gòu)建的VAC模型進(jìn)一步消除了由于角度失真引起的影像質(zhì)量差異，從而提高了遙感圖像的精度和準(zhǔn)確性。
論文審稿人給予該研究高度評價(jià)，稱“This idea is a new solution and method for correcting satellite image products in arid areas and for vegetation remote sensing in low-coverage areas”。
圖3.觀測角校正前（a）和校正后（d）的NDVI圖像
圖文：科技處（社會(huì)科學(xué)處）
